Zbiornik Stara Woda i jego funkcja w ochronie przeciwpowodziowej miasta Lubska = The reservoir Stara Woda and his function in flood control of the Lubsko city

Ut IWER~YTET ZIELO. OGÓR$K l L IELONA (iÓRA 2004 ZESZYTY NA KOWE l J ^{l l 1LYN ił:.RIA SRODOWI 'Kt\ 12}

Urszula Kołodziejczyk

l nsl ylllt l nżynicri i Środowiska, U n ^{iwcrsytct Zic lonogórsk i}

Piotr WarchoJak

Lubuski Zarząd Melioracji i Urządzcti Wodnych w Zielonej Górze

ZBIORNIK STARA WODA l JEGO FUNKCJA W OCHRONIE PRZECIWPOWODZIOWEJ MIASTA LUBSKA

THE RESERVOIR STARA WODA AND HIS FUNCTION IN FLOOD CONTROL OF THE LUBSKO CITY

Słowa kluczowe: rzeka, gospodarka wodna. retencja.

Streszczenie: Aby zwi<(kszyć stopień bezpieczeóstwa przeciwpowodziowego miasta Lubska ^{przystąpiono} do budowy zbiornika suchego Stara Woda. Realizacja tej inwestycji pozwoli na redukcj~ przeptywu nadmiernego w rzece Lubszy przez teren miasta z 12,4 m³/s do ⁷ ,l m³/s. Zbiornik Stara Woda jednak tylko ^częściowo uchroni Lubsko przed zalaniem. ^Stopień bezpieczeństwa

przeciwpowodziowego można będzie dodatkowo ^podnieść poprzez umiejGtne sterowanie wypływem wody ze zbiornika.

Key wnrds: river, water management, retention.

Summary: To enlarge the degrec of' safety Lubsko it was approached to building dry reservoir Stara Woda. Realization of this investment will permit on reduction of maximum flow from 12.2 m³/s to 7. 1 m³/s and decrease flood threat. Rescrvoir Stara Woda will not protect the city from par1ial nood. The degree of safety Oood can be better, i ^f stecring with water efnuent f'rom rescrvoir will be skilful.

WARUNKI GEOMORFOLOGICZNE REJONU LUBSKA

Ukształtowanie terenu w rejonie Lubska wykazuje zróżnicowaną genezę; ostańce

wysoczyznowe stanowią pozostałość po tnorenie czołow~j zlodowacenia południowo­

polskiego, natomiast dolina Lubszy uformowana została w holocenie, wskutek akumulacyjnej działalności wód płynących [Lewicki, Przewłocki i Wróbel, 1986].

Zbiornik Stara Woda jest zlokalizowany w obrębie ostańców Lubsko-Borowickich [Bartkowski,

1

974], decydujących o znacznym zróżnicowaniu morfologicznym rejonu:

od 68,0 m n.p.m. w dnie doliny Lu bszy do 125,0 m n.p.m. w strefach wysoczyznowych.

Ostańce wysoczyznowe mają kształt podłużnych ptaskowyżów i są rozdzielone

płaskimi dolinami, stanowiącymi najczęściej podmokłe łąki . W strefach wysoczyznowych występują liczne bezodpływowe zaglębienia, w których przy nieprzepuszczalnym podłożu gromad7i się woda .

•

182 Urszula Kolod~ick;.vk, Piotr W<~rcholak

CHARAKTERYSTYKA BUDOWY GEOLOGICZNEJ

Osady starszego podloża zalegają w strefie Lubska na glębokości ponad 200 m p.p.t. i nie mają wpływu na funkcjonowanie zbiornika Stara Woda.

Bezpośrednie podłoże geologiczne analizowanego zbiornika stanowią osady

trzeciorzędowe i czwartorzędowe.

Trzeciorzęd reprezentuje kilkudziesięciometrowa seria gómoplioceńskich, nie- przepuszczalnych iłów poznańskich, w skład której wchodzą:

• iły i mułki zielone z przewarstwieniami pyłów i piasków pylastych,

• iły i mułki płomieniste z przewarstwieniami iłów i piasków kwarcowych oraz glin kaolinowych.

W starszym czwartorzędzie (plejstocen) seria trzeciorzędowa uległa głębokiemu

rozmyciu erozyjnemu, spowodowanemu wytopieniem się brył martwego lodu. W wyniku tego procesu w stropie serii ilastej wykształciła się wyraźna niecka. Badania geologiczne wykonane dla potrzeb udokumentowania zbiornika Stara Woda wykazały

znaczne splycanie się niecki w kierunku wschodnim i jednocześnie jej pogłębienie w kierunku zachodnim; w osiowej i wschodniej części zbiornika strop serii ilastej

występuje na rzędnej 68,00 m n.p.m., podczas gdy w części zachodniej (upust wieżowy)

oraz północno-zachodniej (czoło zbiornika) - maksymalnie na rzędnej 61 m n.p.m.

W młodszym czwartorzędzie (holocen) niecka została częściowo wypełniona

glinami piaszczystymi i piaskami gliniastymi z domieszką węgli brunatnych, o sumarycznej miąższości od 0,5 (NE część zbiornika) do l 0,0 m (SW część zbiornika) oraz różnoziarnistymi piaskami i utworami pochodzenia organicznego (torfy i namuły).

Holoceńska seria piaszczysta w obrębie czaszy zbiornika jest zbudowana z piasków drobnych lub średnich. W części spągowej czaszy, a także w rejonie zachodnim (upust

wieżowy i zrzut Kanału Granica) seria drobno piaszczysta przechodzi w piaski średnie

lub grube ze żwirem oraz pospólki.

Strop serii piaszczystej stanowi warstwa torfu o miąższości od kilkudziesięciu

centymetrów do 1,5 m. Są to torfy średnio rozłożone i słabo rozłożone, często z

domieszką piasku lub znacznych ilości zbutwiałego drewna. Na obrzeżach torfy

stanowią jedynie warstwę glebową (0,2 m), a największą miąższość torfów ( 1,5 m) obserwuje się w jądrze niecki.

Analiza budowy geologicznej wykazuje, że nieprzepuszczalne podłoże czaszy zbiornika zapewnia jego szczelność. Ewentualne przesiąki wody ze zbiornika będą możliwe jedynie w strefie zapory czołowej (zachodnia część zbiornika). Stopień zagęszczenia gruntu (1₀ > 0,55) oraz kubatura zapory wskazują, że przesiąki te nie będą miały istotnego wpływu na prawidłowość funkcjonowania obiektu. Poniżej czaszy zbiornika znajdują się bowiem stawy rybne i ewentualne przesiąki nie spowodują

pogorszenia warunków gruntowo-wodnych w tym rejonie.

Zb10mik Srara Wod.11 ^J<'gn lun~qa" nchlillll<' P~"'-""'"il"""d"'"'l'l"""''" Lubska 183

ROZPOZNANIE HYDROGEOLOGICZNE

Wody gruntowe zalegają w części SE zbiornika stosunkowo płytko, gdyż strop warstw nieprzepuszczalnych występuje tutaj na gl~bokości kilkudziesi~ciu cm. Po przeciwnej stronie zbiornika, w cz~ści NW, poziom wód gruntowych obniża się nawet do 3m p.p.t.

Wody opadowe infiltrują w serię piaszczystą, a następnie spływają po stropie warstw nieprzepuszczalnych (glin, iłów) ku osiowej partii niecki. Zwierciadło wody ma charakter swobodny lub lokalnie lekko napięty, co ma miejsce wówczas, gdy tuż przy powierzchni terenu występują namuły lub torfy.

Przy długotrwałych opadach deszczu w czaszy zbiornika formuje si<( zbiornik wód podziemnych o lustrze wody stabilizującym się na rzędnych około 72,00 m n.p.m., a w strefach brzegowych zbiornika- 73,00 m n.p.m. Badania wykazały, że są to wody słabo

agresywne pod względem agresywności kwasowej i w~lanowej (la2).

HYDROGRAFIA

W rejonie zbiornika przepływają nast~pujące cieki: rzeka Lubsza, rzeka Ług, Kanał Młyóski i Kanał Granica (rys. l).

Głównym ciekiem jest rzeka Lubsza, najwi~kszy dopływ ysy Lużyckicj. Luhsw

przepływa przez miasto Lubsko. W rejonie wsi 13ialków, około 3 km powyżej Lubska

(w km 33+350), wpływa do niej rzeka Lug. W miejscu połączenia obu rzek

powierzchnia zlewni Luhsz.y wynosi 163,4 km², a rzeki Lug 151 ,3 km².

Kanał Młyński jest ciekiem sztucznym, wykonanym l 00 lat temu w celu napędu młynów w Białkowie i LubskLL Istniejące do dzisiaj budowle rozrządowe umożliwiają

kierowanie do kanału wód z obydwu rzek. Kanał Młyt'lski uchodzi do rzeki Lubszy

poniżej Lubska, stanowi więc dla miasta kanał ulgi. Obecnie Kanał Młyt1ski służy cło napełniania stawów rybnych w rejonie wsi Białków i Nowiniec.

Kanał Granica, w dolinie którego zlokalizowany jest zbiornik Stara Woda (w km l +330--2+ 758), jest prawostronnym dopływem rzeki Lubszy. Wraz z siecią

niesystematycznych rowów odwadnia on kompleks łąk położonych wokół czaszy analizowanego zbiornika oraz. teren wsi Stara Woda.

Na terenie miasta Lubsko istnieje również kanał pożarowy, biorący wod~ z Kanalu

Młyńskiego i uchodzący do rzeki Lubszy w obrębie miasta. Nie ma on jednak

większego znaczenia w bilansie przepustowości koryt cieków znajdujących si~ na terenie miasta.

Zbiornik Stara Woda b~dą stanowiły dwa zbiorniki: suchy i stały (rys. 2). Zbiornik suchy będzie działał jak polder sterowany, ale będzie mial zdecydowanie mniejszą pojemność. Jego zadaniem będzie spłaszczenie szczytu wezbrania. W zbiorniku tego typu rezerwa powodziowa zbliżona będzie do całkowitej pojemności zbiornika. a

pojemność wynikająca ze stalego piętrzenia będzie stanowić jedynie niewielką jej

część, uzależnioną od zakładanych funkcji zbiornika. Zbiornik suchy napełni się, jeżeli dopływ wód opadowych ze zlewni będzie większy od wysterowanego zrzutu.

184 Ursz.ula Kolodziq czvk, l'iolr War..:holak

Sterowanie zrzutem wody będzie możliwe do czasu, gdy rzędna zwierciadła wody

wypetniającej jego czaszę nie osiągnie rzędnej korony przelewu awaryjnego.

Brody i3

l

(

(

" l

/

/

/

"

^")

) /

/

_')

\

-

\

(

/ /

'

^...

.

~"

l \.

l ' --

1 "

Nowći!(lód Bobtzańs~t 14 ~rn

\

\

l

\

)

\ ^/

;-

(

" _"

"·~;;:::'';:;-'

F Ługu= 151,3 km ²

....,_ ^/

(

\

\

\

\

'

l _ - /

l

\ _l

_P~t

. . ~~J~~~~~ r-~L--lL§ ub~ rce ./

..._\.-..:;::-, /

\

' _'

"

^\.

\

--

(

\

- -

}

l

Legenda:

- - grar'ica zlewni rzeki Lubszy - istniejące zbiorniki wodne

il.• projektowany zbiornik Stara Woda

c . ' ^{l O ~rn}

Rys. l. Zlewnia górnej Lubszy

185

OPIS ZBIORNIKA SUCHEGO STARA WODA

Lokalizacj~

zbio rnika suc hego Stara Woda warunkuj e naturalne

ukształtowanie

teren u, a

także

za pr oje ktowan e zapory z i emne u sy tu owane na jego o hwod z ic: za pora

czołowa ograniczająca

z biornik od strony zacbodniej

(wzdłuż

Kana lu

Młyńskiego),

zapora gó rna -

ograniczająca

zbiornik od pó ln oc nego wsc hodu (prz y

ujściu Kanału

Granica ) oraz boczna - w

części południowo-wschodniej

( w rejonie ws i

Białków).

Wszys tk ie zapory

są

usytuowa ne w

obrębie istniejących

dróg gru ntowych i

będą stanowiły

ich korpu sy wy nies ione na min imum 0,7 m p ona d m aksyma ln y poz iom

piętrzenia

(czyli jak dl a

wałów

przec iwpowodz iowy ch IV klasy).

Kanal Mlyńsl<.i

Pr~usl O 150

Zastawka H =160 Upusl w1eżowy

-

-

"' _{;;<' 'll}

. .

^~

/ Bialków

•

(J

Rys. 2.

Schemat zbiornika Stara Woda

Ze

względu

na

wysokość piętrzenia

2 m < l l

⁼

2,25/ 5 m ont z

pojemność

zbio rnika ,

a

także

w o parciu o

Warunki technic:ne. jakim puwinny odpuwiadac'· o!Jiekry budowlane ... przyjęto

dla za pó r IV

klasę

bu do wli .

Rzędmł

tert.::nu za po ry czo l o,. vej

186 ^{Ur~7ula K}ołodtic·j.:ąk. f'ioll Ward1nłak

ustalono na poziomic 73,XO m n.p.m., a zapór górnej i bocznej na poziomic 73.70 m n.p.m. (tah. l).

Tab. l. Parametry zapór w zbiomiku Stara Woda

Nazwa Zapora Czołowa Zapora Górna Zapora Boczna Rz<;_dna korony

73.80 73,70 73.70

lm n.p.m.]

Szerokość korony f m l 6.0 2.0-5.0 4,0

Nm:hylenie skarp l :3 l :3 l :3

Długość zapory f m l 1106 982 534

Wysokość ponad teren f m l 0.0-1.0 0,()-l .23 0.0-0,69

Stopień zag<;_szczcnia 10 >0.55 >0,55 >0.55

Wskażnik zagęszczenia ls >0.95 >0,95 >0.95

Zbiornik Stara Woda będzie mial za zadanie okresowe gromadzenie częsct przepływów powodziowych rzeki Lubszy, a tym samym - zmniejszenie ilości wody

wpływającej do Lubska.

Przy zaporze czołowej zaprojektowany został zbiornik stały, którego zadaniem

będzie retencja wody do nawodnień przyległych użytków rolnych i rezerwa wody do ochrony przeciwpożarowej okolicznych lasów. Będzie on także wykorzystywany przez mieszkat'lców Lubska jako teren rekreacyjny. Wokół zbiornika wykonane zostaną ścieżki dydaktyczne, propagujące Jego walory przyrodnicze oraz funkcję

przeciwpowodzi ową.

Woda będzie doprowadzana do zbiornika:

a) grawitacyjnie; sztucznym kanalem (doprowadzalnikiem), biorącym swój

początek w km O ~250 rzeki Ług, rurociągiem grawitacyjnym z Kanału

Mlyt1skiego (dla podtrzymania zwierciadła wody w stałej CZ<:(Ści zbiornika), a

także

b) mechanicznie, poprzez przepompownię odwadniającą teren położony powyżej

zapory górnej.

OCENA BEZPIECZEŃSTWA PRZECIWPOWODZIOWEGO MIASTA LUBSKA

W przekroju ujścia rzeki Ług do rzeki Lubszy powierzchnie zlewni obu rzek są

porównywalne: zlewnia u.cki Lubszy wynosi 163,4 km\ a rzeki Ług 151,3 km²• Rzeka Lug uchodzi do Lubszy przed miastem Lubsko. które powinno byl: chronione wg II kiCJsy, tj. nCJ wody o prawcłopodobieństwie p= l%.

W przypadku nałożenia się kulminacji obu rzek przepływy w przekroju miasta Lubska wyniosą:

• przepływ miarodajny Q1c;. = 30 m.l/s.

• przepływ kontrolny Q0 , •;. = 35 m³/s.

Maksymalna brzegowa przt:pu~towość koryt rzeki Lubszy i Kanalu Mlyóskiego na odcinku 111icjskim wynl1~i 17.(1 111¹/s. w tym ue ki Lubsty l 5.6 111¹/s. a Kanalu

187

Młyńskiego

2 m

³

/s. Be zpieczna

przepustowość

tych koryt jest jeszcze mniejsza i wynosi

łącznie

13,4 m

³

/s . Mi arodajny

przepływ

Q

₁^%

j est zate m

większy

o 1 2,4 m

³

od maksymalnej

przepustowości

miejs ki ch odcinków tych cieków , co oznacza,

że

w przypadku

wystąpienia przepływów

miarodajnych

przepływ

o

wielkości

12 ,4 m

³

/s wyleje

się

na teren miasta .

Aby go

zredukować,

planowano wykonanie

powyżej

miasta Lubska komp leksu zbiorników retencyjnych,

redukujących

wezbrania na rzece Lubsza (zbiorni ki: Swibna

'

Jaryszów i Stara Woda) oraz na rzece Kurka (zbiornik Raszyn).

Do realiz acji

udało się wprowadzić

jedynie zbiornik Stara Woda, który zredukuje

przepływ

maksy malny o

około

5,3 m

³

/s. Zatem zbiorn ik Stara Woda po prawi jedynie

stopień bezpieczeństwa

przeciwpowodziowego,

redukując

nadmiemy

przepływ

przez mias to z 1 2,4 m

³

/s do 7,1 m

³

/s, natomiast nie uchroni o n miasta przed

częściowym

zalaniem .

Umiejętne

sterowanie

wypływem

ze zbiornika

może

dodatkowo

podnieść stopień bezpieczeństwa.

Wymaga to jednak opracowania precyzyjnej instrukcji

obsługi,

opartej o pomiary wydatku

urządzeń

zrzutowych i

analizę przepustowości

koryt cieków na odcinku miejskim. Ist ni eje

także możliwość

inwestycyjnego

zwiększenia przepustowości

koryta

Kanału Młyńskiego.

ZBIORNIK STARA WODA

Pod stawowe da ne zb iornika Stara Woda zestawion o w tab. 2 . Tab. 2. C harakterystyka zbiornika "S tara Woda "

Powierzchnia Pojcmność

Nazwa zbiornika z.biornika zbiornika

[ha]

l

^tys. m·~

l

Zbiornik stały przy rzędnej piętrzenia 72.50 m n.p.m. 7,2 144,0 Zbiornik stały przy max. rzędnej piętrzenia 73,00 m n.p.m. 8,2 182,0 Zbiornik suchy przy max. rzędnej pi<(trzenia 73,00 m n.p.m. 77,4 854.0 Zbiomik pompowy przy dopuszczalnym piętrzeniu 72,0 m n.p.m. 0,66 7,0

Prze widywana gospodarka wodna w zbiorniku

będzie polegać

na:

• podtrzymywaniu poziomu wody w zbiorniku

stałym

- poprzez grawitacyj ny

dopływ

z

Kanału Młyńskiego,

• zatrzymaniu wody w suc hej

części

zbiornika - poprzez

zamknięcie urządzeń

zrz utowych,

• prze pompow a niu w ody z terenu wsi Stara Woda za

pomocą

pompowni

Ddwadniającej ,

•

opróżnieniu

zbiornika s uchego po

przejściu

wezbrania na r zece Lubszy.

Doprowadzenie wody

będzie odbywało się

automatycznie, przy

wystąpieniu

przepływów

w rzece · Lug

większych

od Q50 %

⁼

30

m~/s.

W km 0+250 rzeki

Ług

wykonany

będzie

przelew

sta-ły

o

rzędnej

korony

74, 15

m n.p.m . W ten sposób

przepływ

w rzece

Ług

Q l %

⁼

li ,55 m

¹

/s

będzie można zredukować poniżej

przelewu

188 Urszula KołodzieJczyk. Piotr Warchołak

do

wartości

Q

⁼

6,27

nY'/' s,

a mak

sy

malna

wielkość przepływu

w doprowadzalniku wyniesie Q= 5,28

m ¹/s.

Woda z rzeki Lug

dopłynie

doprowadzalnikiem do koryta

Kanału

Granica

, napełni

go, a

następnie wypełni czaszę

zbiornika do

rzędnej

72,70 m n.p

.m.

(przy

zamkniętej

zaporze zrzutow~j).

Aby ni

e dopuścić

do

wypełnienia

czaszy zbiorn ik a przed

nadejściem

wód o

p < l 0%,

na przelewie do odprowadzalnika

(Kanał

Granica

poniżej

z

biornika)

naJeżaloby założyć

sza ndory . Przy dals zym

dopływie

wody zacznie samoczynnie

pracować

upust (prze l ew)

wieżowy,

który

będzie odprowadzać wodę

Kanałem

Granica do rzeki Lubszy .

Przepustowość

przelewu

wieżowego

i

Kanału

Gr

anica poni.żej

zbiorni ka zapewni,

że dopływ pełnym

przekrojem doprowadzalnika spowoduje

spiętrzenie

wody

^\V zbio

rniku na

rzędnej

73,00 m n.p.m., a po ustaniu

dopływu

wody doprowadza lniki

e

m, w zbiorniku

będzie

utrzymywa ne

piętrzenie

na

rzędnej

korony przelewu, tj. 72,70

m

n.p.m.

Opróżnianie

zbiornika rozpocznie

się

poprzez otwarcie zapory zrzutowej .

Odpływowy

odcinek

Kanału

G ranica pozwala na przepuszczanie

przepływu

o

natężeniu'

5

m:>/s,

niemniej jednak

wielkość

zrzutu nie powinna

przekraczać

l ,65

m³/s,

co pozwoli

opróżnić

zb iornik suchy w

przeciągu 145

godzin

(6

dób).

Szczyt fali przy

przepływie

w rzece

Ług

o

prawdopodobieństwie

p

=

20% (raz na 5 lat) zostanie

całkowicie

zmagazynowany w zbiorniku i

wype-łni

go w

62%.

Woda o pr

awdo

podobieó

stwie

p

⁼

10%

(raz

na l O lat)

również

zostanie zmagazynowana w zbiorniku i

wypełni

go w

całości. Nato

miast wezbrania o p

^< l

0%

(częstsze niż lO

lat)

będą

si<;

przelewały

przez zbi ornik, a nad miar wody

odpłynie

ze zbiornika poprzez upust (p rzele w)

wieżowy.

Badania

wykazały, że

w czas ie

całkowitego napełnienia

zb iornika negatywne

oddziaływanie

zbiornika

będzie miało

miejsce na jego

południowym obrzeżu,

w rejonie wsi

Białków,

w obszarze o

długości 1500 m

i

szerokości 50

m.

W celu złagodzenia

skutków tego

oddziaływania

w rejonie tym

będzie

wykonana zapora boczna.

Nega tywn e

oddziaływanie piętrzenia

po stronie

północnej,

tzn. przy drodze woj

ewódz

kiej Lub

sko -

Nowogród

Bobrzański, zaz

naczy

się

na obszarze o

długości około

400 m i

szerokości 50-100.

Bctdzie ono

zne

utral izowane rowem opaskowyro i podniesieniem terenu

wzdłuż

drogi.

Pod

czas

maksymalnego

napełnienia uniemożliwiony będzie odpływ

grawitacyjny z terenu wsi Sta ra Woda oraz oko li cznych

użytków

rolnych o powierzchni oko-lo 20 ha.

W t ej

sy

tuac

j

i teren ten

będzie odwadniany pompownią

o

wydajności

0,2 m

³

/s,

zlokalizowaną

w km 2+ 760

kanał u

Granica, tj. w zaporze górnej zbio rnik a. Z obiektem tym

będzie współpracował

zbiornik wyrównawczy o powierzchni 0,7 ha.

LITERATURA

BAR TK OWS KJ T

., 1974:

Budowa

geo

logiczna obszarów zaburzonych

g

lac it

e

ktonic7

,

ni c .

I

Sympozjum Glacitekloniki. Zielona Góra.

LEWI

CKI

Z ., PR ZETOCKI M.

,

\VRÓBEL

1.,

l986: Czyn niki

wpływające

na

zmienność

stosunków wodnych w aspekcie projektowania obiektów budowlanych.

Zeszy

ty Naukowe WS

^l nż. /.i clona

Góra.